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Biología General
VI EL NÚCLEO CELULAR
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Libardo Ariel Blandón Londoño
Biología General
TEMA VI
EL NÚCLEO CELULAR
Una célula está, o en Interfase o en División celular. El núcleo de la célula es
conocido también como núcleo interfásico debido a que dicho núcleo aparece
solamente cuando la célula está en interfase que su estado fundamental.
Decimos que es el estado fundamental porque es el estado normal;
El otro estado sería la división celular. Recordemos que las células que no
tienen un núcleo aparente se denominan Procariotas, esto no quiere decir que
no tengan material genético, significa que no tienen una membrana nuclear que
lo mantenga envuelto en el citoplasma. Las células que sí presentan un núcleo
aparente o definido se les llama Eucariotas y tienen una doble membrana
nuclear que limita o envuelve el material genético del citoplasma.
1. NÚCLEO INTERFÁSICO
El componente más notorio y evidente cuando se observa la célula al
microscopio es una estructura celular: el núcleo. Es el centro de control celular
y contiene la información genética que le da a cada célula las características
morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le son propias. Es imprescindible
para que la célula sobreviva.
Características del núcleo interfásico
En los periodos en los cuales la célula no está en división, el núcleo no presenta
cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásico, a menos que
se halle en una interfase final donde ya ha transcurrido la síntesis de DNA y el
material genético está empaquetado en los cromosomas.
Estructura:
1. En las células eucariotas normalmente se encuentra un núcleo con
características morfológicas similares a las de cualquier célula y constituido
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por una membrana nuclear doble, jugo nuclear, cromatina, (aún no hay
cromosomas) y nucléolo, hablándose en estos casos de núcleos típicos.
2. En células procarióticas existe un nucleoide: no existe núcleo como una
estructura definida, el material nuclear se halla disperso en gránulos por el
citoplasma, no existe carioteca que limite y encierre lo componentes
nucleares). Como al microscopio no se le observa núcleo aparente, decimos
que es anucleada, o simplemente sin núcleo.
Forma:
La forma del núcleo puede ser regular o irregular
1. Regular: esférica, ovoide, cúbica coincidiendo con la forma de la célula. Es
decir que la forma del núcleo coincide generalmente con la de la célula.
2. Irregular: por ejemplo en los glóbulos blancos polimorfonucleares, su
morfología polilobulada y en forma de herradura es la que le da aspecto
irregular al núcleo.
Tamaño:
Su tamaño es variable pero en general guarda relación con la célula. Podemos
referirnos a él en términos absolutos en cuyo caso daremos una medida en
micrones. O hacerlo en forma relativa y referirlo a la relación núcleo
citoplasma; esta relación es muy importante porque cuando disminuye dicha
relación por el aumento del volumen del núcleo cuando se duplica el material
genético, se induce la división celular.
Posición:
La posición del núcleo en las células es muy relativa
1. Varía según el tipo de célula, (vegetal o animal, de almacenamiento como
plastidios) y según la materia acumulada en la célula.
2. Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas las
células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras
musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en
la zona basal.
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Número:
Así como hay células sin núcleo definido, también las hay con varios.
Las poli nucleadas o multinucleadas reciben el nombre de células
cenocíticas o más técnicamente coenocíticas. Como ejemplo tenemos
las células musculares En el esquema siguiente podemos ver la
heterocromatina y la eucromatina, el nucléolo y las dos membranas. La
membrana externa se proyecta hacia el citoplasma dando origen al Retículo
Endoplasmático que se extiende sobre él y que une al núcleo con el citoplasma,
y éste con el medio externo de la célula. La Membrana interna envuelve el
material genético o jugo nuclear, denominado también Red de cromatina por
su alta capacidad de tinción. Como este contenido nuclear es de carácter ácido
se le conoce también como Ácidos nucleicos.
Dentro del núcleo de la célula encontramos también lo Nucléolos que son
estructuras huecas sin membrana que contiene RNA de reserva. Allí se
sintetizan varios tipos de RNA y moléculas de proteínas incluyendo las histonas.
Parte de este RNA se condensa en los Ribosomas que son importantes en las
síntesis de las proteínas tanto del núcleo como de otras partes de la célula.
2 .CONTENIDO NUCLEAR
El núcleo funciona como el centro de regulación de la célula. Si removemos el
núcleo de una ameba, ésta puede sobrevivir algún tiempo pero no se podrá
reproducir debido a la ausencia de su material genético. La red de cromatina o
material genético está distribuida en el núcleo según su densidad:
Heterocromatina: Se caracteriza por:
1. tener ciclos de enrollamiento y desenrollamiento de manera continua.
2. ser muy densa, por tanto se tiñe fuertemente con colorantes apropiados.
3. ubicarse en la periferia del núcleo hacia la membrana interna.
Eucromatina: Se caracteriza por:
1. no presentar ciclos de enrollamiento y desenrollamiento
2. ser poco densa, por tanto se tiñe poco, tiene baja capacidad de tinción.
3. ubicarse en el centro del núcleo celular. Vista al microscopio se observa
una tinción suave.
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TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS:
Los ácidos nucleicos son de dos tipos:
Acido Desoxirribonucleico: ADN y el Ácido Ribonucleico: ARN por sus
siglas en español. Las siglas originales del inglés serían DNA y RNA
respectivamente.
2.1 Estructura del DNA
La
molécula de DNA
está constituida por una doble cadena de
Polinucleótidos. Aquí las unidades son los nucleótidos. Un polinucleótido es
una cadena de muchos nucleótidos.
Un nucleótido se denomina mononucleótido, a dos nucleótidos se les llama
dinucleótido, a tres nucleótidos se llamaría trinucleótido, a 4 o 5 o más
polinucleótido.
Un nucleótido está constituido por una base nitrogenada B, unida a una
molécula de azúcar S (por su sigla en inglés “sugar”) y todo esto unido a un
grupo fosfato P (ácido fosfórico)
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El esquema muestra la manera como se unen las moléculas para formar un nucleótido. El
complejo está constituido por PO4-pentosa-base nitrogenada.
Cuando se realiza la hidrólisis completa de los ácidos nucleicos, se obtienen
tres tipos de componentes principales:



Azúcar, en concreto una pentosa.(azúcar de cinco carbonos)
Bases nitrogenadas: púricas y pirimidínicas.
Ácido fosfórico.
El azúcar, en el caso de los ácidos desoxirribonucleicos (ADN) es la 2-desoxiD-ribosa y en el caso de los ácidos ribonucleicos (ARN) es la D-ribosa.
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Las bases nitrogenadas que forman parte de los ácidos nucleicos son de dos
tipos, (más…). (http://fundacionannavazquez.wordpress.com/2007/12/13/estructura-de-los-acidosnucleicos/#more-1170)
La siguiente secuencia muestra las bases nitrogenadas unidas, una de otra, por
enlaces P-S; deberán unirse entonces un azúcar con el fósforo siguiente
representados por enlaces de color rojo para unir un nucleótido con el
siguiente.
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Modelo espiralado de la molécula de DNA. Semejan unas escaleras en espiral
http://isearch.babylon.com/?q=DNA&s=images&as=0&babsrc=HP_ss
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Las bases nitrogenadas
Son derivados de las purinas y de las pirimidinas. Una purina se complementa
con una pirimidina de la siguiente manera: PURINAS: Son Adenina y
Guanina. Se representan como A y G que son sus iniciales. PIRIMIDINAS:
Timina, Citosina y Uracilo. Se representan con sus iniciales: T, C y U
Si en la secuencia anterior de nucleótidos remplazamos la B por sus bases
nitrogenadas la estructura serías:
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2.2 Síntesis del DNA
Cuando una célula se va a dividir, debe doblar su material genético para que
cuando se parta en dos células hijas le pueda garantizar la cantidad completa de
dicho material a cada una de ellas.
Toda célula tiene un número de moléculas de DNA constante y diferente para
cada especie, por ejemplo las células humanas tienen 46 moléculas en su
núcleo interfásico, cuando pretenden dividirse doblan cada una de sus
moléculas, (este fenómeno se denomina Síntesis de DNA); y al terminar su
duplicación se rodean o empaquetan en una cápsula de proteína, se enrollan y
se acortan, adquieren la forma de Cromosomas los que aparecen en díadas.
Una díada cosiste de dos filamentos unidos por un centrómero. Cada filamento
o hebra contiene en su interior una molécula completa de DNA. Su estructura
será analizada más adelante. En este instante las 46 moléculas están haciendo
exactamente la misma actividad, se están duplicando.
Cómo se duplica el DNA:
Una enzima llamada DNA polimerasa se libera en uno de los extremos de la
larga cadena de DNA y empieza a romper los enlaces entre las bases
nitrogenadas, cada una de las cadenas se va separando a medida que avanza la
acción de la enzima. Las bases nitrogenadas que quedan libres, atraen nuevas
bases nitrogenadas complementarias que están en el núcleo, dando origen, así,
a una nueva cadena alrededor da la cadena vieja. En este momento comienza a
rodearse dicha estructura por una capa de proteína la cual va cubriendo cada
cadena vieja con la respectiva nueva; el proceso de formación de los
cromosomas ha comenzado. Cuando la cadena termina en el otro extremo su
separación, tenemos un cromosoma con dos filamentos, la díada. En células
con 46 moléculas como en los humanas tendríamos un producto de 46
cromosomas constituidos en díadas, en la mosca de la fruta (Drosophyla) que
tiene 8 moléculas tendríamos 8 díadas.
LO QUE DEBEMOS SABER DEL TEMA
1. Cómo se clasifican las células según tengan o no núcleos.
2. Cuáles son las funciones del núcleo de una célula.
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3. Cuando decimos que una célula tiene núcleo interfásico ¿a qué nos
estamos refiriendo?
4. Explique, con sus propias palabras las características del núcleo.
5. Cuál es la diferencia entre eucromatina y heterocromatina.
6. En qué consisten los ácidos nucleicos. Explique cada uno.
7. Qué es una nucleótido y en qué se diferencia de un nucleósido.
8. Cuáles son las bases nitrogenadas y cómo se combinas para originar la
cadena de
ADN y ARN
9. Explique la estructura del ADN, para ello analice los esquemas que están
adjuntos al final.
10. Para qué se da la duplicación del ADN en la célula y cuál es la enzima
que rompe los enlaces.de las bases nitrogenadas
11. Explique los siguiente esquemas
G
Duplicación de la molécula de ADN. Observemos cómo se van formando nuevas cadenas alrededor
de la cadena vieja:
http://maestros.its.mx/loyola/BioTec/DNAjpg.jpg
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Distribución espacial de las moléculas del ADN. Obsérvese cómo se dan los enlaces entre cada
nucleótido y el complementario y entre éstos y el siguiente.
http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/genbio/doublehelix.JPG
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3. RNA Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.
Una molécula de RNA está constituida por una sola cadena de polinucleótidos.
A diferencia de la molécula de DNA que presenta dos. Además el tipo de
azúcar que hace parte de su estructura molecular es una ribosa, de ahí su
nombre. Ahí tenemos otra diferencia con el DNA que tiene una desoxirribosa.
Su molécula está, entonces, constituida así:
Nucleótido de RNA. Nótese los dos OH inferiores de la Ribosa.
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://4.bp.blogspot.com/_8wPbBisleUQ/Sq5VHdvWXnI/AAAAAAAAADo/A
RvV6lT_GwA/s320/ESTRUCTURA%2BDEL%2BARN.jpg&imgrefurl=http://cienciasenbachillerato.blogspot.com/2009/09
/estructura-del-
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http://isearch.babylon.com/?q=diferencia+entre+DNA+y+rna&s=images&as=0&babsrc=HP_ss
Esquema que muestra la diferencia entre DNA y RNA
3.1 Tipos de RNA
Existen tres tipos de RNA:
1 RNA Ribosomal: (RNAr) Se produce en los nucléolos de la célula y allí
permanece mientras se necesita en los lugares de síntesis de proteínas.
Hace parte de los ribosomas en un 60% más o menos de su contenido
biológico, para ser utilizado es necesario que se desplace del núcleo a los
lugares de síntesis principalmente en el Retículo endoplasmático rugoso
o granular que es donde se hallan los ribosomas en cantidades enormes.
La función que cumplen los ribosomas en la síntesis de las proteínas es
actuar como agente enganchador, si se me permite el término, de
aminoácidos, dado que es el que establece los enlaces peptídicos (enlace
entre dos aminoácidos para formar un dipéptido). Recordemos que una
cadena de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos constituyen un
polipéptido.
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Esquema de un ribosoma, obsérvese las dos estructuras que lo conforman
http://www.google.com.co/images?hl=es&biw=1008&bih=399&gbv=2&tbs=isch%3A1&sa=1&q=riboso
ma&btnG=Buscar&aq=f&aqi=g10&aql=&oq=&gs_rfai=
2 RNA de Transferencia o transportador: (RNAt) presenta forma de hoja
de trébol debido a los enlaces de la molécula que por tener cierta
regularidad en algunos tramos, se da una atracción en la estructura y al
ejecutarse cierta torsión adquiere la forma antes señalada. Su forma
origina tres asas, la inferior presenta una tripleta llamada anticodón que
es el complemento de otra tripleta llamada codón que es la que reconoce
o define un aminoácido determinado.
Dicho codón es halla en el RNA mensajero. En el extremo 3 prima del
RNAt, el grupo OH se une con el aminoácido y este es transportado
desde su ingreso a la célula hasta los lugares de síntesis que es el Retículo
endoplasmático rugoso. Dicho aminoácido es ubicado por el RNAt que
tiene el complemento del codón que lo deberá reconocer más adelante.
Veamos un ejemplo:
CUU codifica para el aminoácido Leucina
AGA codifica para el aminoácido Arginina
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AAA codifica para el aminoácido Lisina y
AGU codifica para el aminoácido Serina
Cuando decimos “codifica” nos referimos a que esa tripleta (codón)
reconoce el complemento de la tripleta del anticodón que contiene el
aminoácido determinado.
Esquema de una molécula de RNA de transferencia
http://djalmasantos.files.wordpress.com/2011/06/06.jpg
3 RNA Mensajero: (RNAm) Tiene su origen en el núcleo de la célula. Se
forma a partir de un tramo de una de las cadenas de DNA que le sirve
como plantilla. La elección de la cadena es al azar. El RNAm toma la
información según la secuencia de las bases nitrogenadas del DNA Se
denomina mensajero porque lleva la información desde el núcleo a los
lugares de síntesis.
3.2 Síntesis de una proteína:
La síntesis de las proteínas se da en tres momentos:
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1 Transcripción: Es el paso de información del DNA al RNAm .Esa
información queda plasmada en la secuencia de las bases nitrogenadas del
RNAm que se forma.
Según la proteína que la célula esté necesitando, se activa una de las moléculas
de DNA en el tramo específico, que corresponde a un gen, por ejemplo (un
tramo de varios nucleótidos.
Una enzima llamada RNA polimerasa rompe los enlaces entre las bases
nitrogenadas del DNA y se empieza a desenrollar dicha cadena. Observemos
con cuidado la estructura del siguiente esquema:
Esquema que muestra la formación del RNAm las tripletas 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 son los
codones. (elaborado por Libardo Ariel Blandón L.)
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C_G_U _C _G _G _U _C_ A_U _A _C _U _G _A _U _C _G _G_A_A
Arg
Arg
Ser
Tir
Ocre
Ser
Ac Glu
El código genético (los aa)se traduce según la tabla que aparece más abajo,
supongamos que la secuencia de bases del RNAm es:
CUU AGA AAA UUU AGU GGG ACU UCU
La traducción de este código a aminoácidos, en una cadena polipeptídica en el
ribosoma sería:
Leu-Arg-Lys-Phe-Ser-Gly-Thr-Ser
Código genético y los aminoácidos que codifica
Tabla que muestra todos los aminoácidos y las tripletas que los codifica. UAA, UAG Y UGA
son codones stop Y AUG Y GUG son codones de iniciación.
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El RNAm sale del núcleo de la célula, atraviesa la membrana y se dirige al
citoplasma en busca de los otros dos tipos de RNA que se hallan en el retículo
endoplasmático rugoso. Allí entre los tres deberán realizar la síntesis de la
proteína. Al RNAm se va uniendo cada RNAt con los aminoácidos, los que
encajen como complementarios se unen y así se van seleccionando los
diferentes aminoácidos y van conservando su respectivo orden.
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2 Ensamblaje y síntesis: Unidos los RNAm y RNAt y seleccionados los
aminoácidos en su respectivo orden, este complejo se dirige hasta el Ribosoma
al que debe atravesar, dado que éste es al que va a actuar como enganchador de
aminoácidos mediante enlaces peptídicos para formar una cadena de
polipéptidos, es decir, una proteína.
Para entender mejor este proceso es necesario analizar muy bien los esquemas
que en los siguientes links aparecen. Los siguientes esquemas son figuras que
complementan los conceptos, haga un análisis minucioso de cada uno de ellos,
verá como lo complejo se va desvaneciendo y va apareciendo lo sencillo…
Ensamblaje de los aminoácidos.
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://
http://www.geosfera.es/monograficos/DNA/Adn/14-35.jpg
La siguiente tabla resume la secuencia de la síntesis de una proteína:
3.3 Aminoácidos esenciales
La síntesis proteica requiere de un constante aporte de aminoácidos. Los
organismos heterótrofos sintetizan gran parte de estos aminoácidos a partir de
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esqueletos carbonados. Los que requieren ser incorporados por la ingesta, no
pudiendo ser sintetizados, se denominan aminoácidos esenciales, y son
producidos por plantas y bacterias
3.4 Los aminoácidos no esenciales son producidos por el organismo y no
necesariamente entran a través de la ingesta de alimentos.
En el siguiente cuadro se resumen los dos tipos de aminoácidos.
Aminoácidos y neurotransmisores
El impulso nervioso pasa de una célula a otra en el proceso conocido como
transmisión sináptica. La transmisión sináptica, o simplemente sinapsis está
mediada químicamente por moléculas pequeñas llamadas neurotransmisores.
Se conocen muchos neurotransmisores distintos. Diferentes tipos de neuronas
sintetizan distintos neurotransmisores. Por ejemplo el sistema nervioso
simpático utiliza la adrenalina y la noradrenalina (catecolaminas), el sistema
nervioso parasimpático utiliza acetilcolina. Algunos neurotransmisores derivan
químicamente de los aminoácidos.
La adrenalina y noradrenalina se sintetizan a partir de la tirosina, este paso
ocurre en el citosol de las neuronas adrenérgicas y células adrenales y los
neurotransmisores se almacenan en vesículas. El GABA otro neurotransmisor,
se sintetiza a partir del ácido glutámico, la histamina a partir de la histidina, la
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serotonina a partir del triptófano. Cada uno de estos neurotransmisores es
sintetizado por neuronas específicas.
LO QUE DEBEMOS SABER DEL TEMA
1. Cuáles son las diferencias entre el DNA y RNA
2. Cómo es la estructura de la molécula de RNA
3. Cuáles son los tres tipos de RNA. Cuál es la función de cada uno.
4. En qué consisten los codones y anticodones, cuál es su importancia.
5. Explique cuáles son los tres momentos que se dan para lea síntesis de
una proteína.
6. Explique el esquema que muestra la formación del RNA mensajero.
7. En qué momento se forman los enlaces peptídicos de una proteína
8. Qué son aminoácidos esenciales. Dar ejemplos.
9. En qué consisten los neurtransmisores, cuál es su función.
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